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1、 MATLAB!助分析与设计实验指导书山东理工大学电气与电子工程学院自动化系实验一Matlab使用方法和程序设计 1实验二控制系统的模型及其转换 3实验三 动态仿真集成环境-Simulink 5实验四控制系统的时域、频域和根轨迹分析 6实验五控制系统稳定性和能控能观分析 8实验六控制系统的频率法校正 9实验七状态反馈系统的计算机辅助设计 10实验八连续系统的数字仿真 12实验九连续系统按环节离散化的数字仿真 13实验十采样控制系统的数字仿真 14实验十一直流调速系统仿真与设计 15实验一 Matlab使用方法和程序设计一、实验目的1、掌握Matlab软件使用的基本方法；2、熟悉Matlab的数
2、据表示、基本运算和程序控制语句3、熟悉Matlab绘图命令及基本绘图控制4、熟悉Matlab程序设计的基本方法二、实验内容：1、帮助命令使用help命令，查找sqrt (开方)函数的使用方法；2、矩阵运算(1) 矩阵的乘法已知 A=1 2;3 4; B=5 5;7 8;求 A2*B(2) 矩阵除法已知 A=1 2 3;4 5 6;7 8 9;B=1 0 0;0 2 0;0 0 3;AB,A/B(3) 矩阵的转置及共辗转置已知 A=5+i,2-i,1;6*i,4,9-i;求 A., A(4) 使用冒号选出指定元素已知：A=1 2 3;4 5 6;7 8 9;求A中第3列前2个元素；A中所有列第2
3、, 3行的元素；方括号口用magic函数生成一个4阶魔术矩阵，删除该矩阵的第四列3、多项式(1)求多项式p(x) =x3 2x4的根(2)已知 A=1.2 3 5 0.9;5 1.7 5 6;3 9 0 1;1 2 3 4求矩阵A的特征多项式；求特征多项式中未知数为 20时的值;把矩阵A作为未知数代入到多项式中；4、基本绘图命令(1)绘制余弦曲线y=cos,t C 0 , 2兀(2)在同一坐标系中绘制余弦曲线 y=cos(t-0.25) 和正弦曲线y=sin(t-0.5), t C 0 , 2兀5、基本绘图控制绘制0 , 4 % 区间上的x1=10sint曲线，并要求：(1)线形为点划线、颜色
4、为红色、数据点标记为加号；(2)坐标轴控制：显示范围、刻度线、比例、网络线(3)标注控制：坐标轴名称、标题、相应文本；6、基本程序设计(1)编写命令文件：计算 1+2+?+n2000时的最大n值；(2)编写函数文件：分别用 for和while循环结构编写程序，求 2的0到n次哥的和。(3)如果想对一个变量x自动赋值。当从键盘输入 y或Y时(表示是)，x自动赋为1;当从键盘输入n或N寸(表示否)，x自动赋为0;输入其他字符时终止程序。三、实验报告要求：编写实验内容中的相关程序在计算机中运行，程序、运行结果及相关图形一并写在报告上。实验二 控制系统的模型及其转换实验目的1、掌握建立控制系统模型的函
5、数及方法；2、掌握控制系统模型间的转换方法及相关函数;3、熟悉控制系统模型的连接方法；4、掌握典型系统模型的生成方法。二、实验内容：1 .控制系统模型1.1 系统的模型为G(s)=4(s 2)(s26s 6)s(s 1)3(s3 3s22s 5)试建立系统的传递函数模型。1.2 已知单输入双输出系统的零极点模型G(s)=j 3(s+12)【%(s + 5)(s+3)1(s 3)(s 4)(s 5)建立系统的零极点模型。1.3 给定系统的状态空间表达式,-2.81.4-1.8一 0-1.40-0.3000-1.40.60 102 x(t)十0.60一110 u(t)1y(t) - 10 00 1
6、 lx(t)建立系统的状态空间模型。2 .控制系统模型的转换2.1 将1.1的模型转换为零极点模型2.2 将1.2的模型转换为状态空间模型2.3 将1.3的模型转换为零极点模型3 .控制系统模型的连接：已知两个系统010xixiui41 -21y1 = 1 3nxi +u1010x2 =. o x2du2U1 -3J . ?jy2 = 1 4 x2求按串联、并联、系统 2在反馈通道连接时的负反馈系统状态方程。4、典型系统的生成：4.1 典型二阶系统2H(s)2s -2 ns n试建立En =6 , * =0.1时系统的传递函数模型。4.2 建立延迟时间为10秒的3阶Pade近似传递函数模型4.
7、3 建立一个3阶的单变量随机稳定连续传递函数模型。5、连续系统的离散化：对连续系统6(s 3)G(s)=(s 1)(s 2)(s 5)在采样周期T =0.1时进行离散化。三、实验报告要求：编写实验内容中的相关程序在计算机中运行，程序、运行结果及相关图形一并写在报告上。实验三 动态仿真集成环境一Simulin k一、实验目的1、熟悉Simulink模块库中常用标准模块的功能及其应用；2、掌握利用Simulink在用户窗口中建立控制系统仿真模型的方法;3、掌握模块参数和仿真参数的设置以及建立子系统的方法。二、实验内容1 .用Simulink对以下系统进行仿真2u(t) t 30 y(t)8u(t)
8、 t 30其中u为系统输入，y(t)为系统输出，仿真当输入为正弦信号时，输出的信号的波形，仿真时间 0=0t50,幅值裕量kg至10dB ,试确定串联校正装置。k2、设有一单位负反馈系统的开环传递函数为G0(s)= 要求系统的稳s(s 1)(0.25s 1)态速度误差系数kv =5(1/s)，相位裕量r 40,幅值裕量kg之10dB ,试确定串联校正装置。3、设有单位负反馈系统，其开环传递函数为kGo(s)s(s 1)(0.5s 1)其设计要求：Kv =10s，相位裕量为50度，幅值裕量为10dB,试确定超前一滞后串联校正装 置，以满足性能指标要求。三、实验报告要求：编写实验内容中的相关程序在
9、计算机中运行，程序、运行结果及相关图形一并写在报告上。实验七状态反馈系统的计算机辅助设计一、实验目的1、掌握用MATLA族现系统状态反馈、状态观测器及带状态观测器的状态反馈系统方法2、掌握用MATLA所现状态反馈的线性二次型最优控制器设计二、实验内容.2 2 -1 1 |1 |1、已知系统的状态方程为X= 10 1 x+ 1 u 采用状态反馈，将系统的极点配置到-10 1J-1 , -2 , -3 ,求状态反馈矩阵K2、上例所示系统，实际上只有一个不稳定极点1,若仅将此极点配置到-5，试采用部分极点配置方法对其进行配置。3、已知开环系统一 0Jx = Ax + bu 其中 A= 0y =Cx-(10-0101, b = 0 , C = 111610 01设计全维状态观测器，使观测器的闭环极点为：-2 j2j3,-54、设开环系统Jx = Ax +buy =Cx01其中A= 006
